CN200944111Y - 具有无线通信功能的水质分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型为具有无线通信功能的水质分析仪，包括主控制器、显示器、信号转换器、通信装置、键盘以及电源，主控制器分别与显示器、信号转换器、通信装置、键盘以及电源连接，是把无线芯片作为无线收发控制器，通过主控制器来发出控制命令，分析仪器把电极信号转化成的测量值、温度等以数字方式经无线电波进行传输，每台仪器都有一个独立的地址，主机循环查询有效地址，从而形成由测量仪器、无线网络以及主控机形成的工作站系统，由于采用了通信装置，特别是无线通信装置，则具有使用方便、检测快、效率高的特点，不光具有强大的通信功能，还使数据分析和处理能力也得到了提高，并且速度快、无布线等工序，使得扩容方便快捷、可靠，无需调试。

Description

具有无线通信功能的水质分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种具有无线通信功能的水质分析仪，即能测量水中特定物质含量并且具有无线功能的分析仪，具体来说是一种能根据具体需要而监测被测水样的pH、溶解氧、电导、硅酸根、磷酸根、Na离子、浊度等含量并且具有无线通信功能的分析仪，主要用于监测火力发电厂给水、蒸汽以及锅炉，阴阳床，混床等水，以及半导体器件，石油，化工，化肥，制药等行业用的纯水检测和控制。

背景技术

目前国内外测量分析仪还停留在单一测量处理阶段上，无法对数据进行分析处理，且水平低下，本产品设计初衷是在成熟的测量信号处理基础上，大量吸入国外新技术，使仪表具有智能管理自己、并通过有线或无线传输具有通信功能。

在火力发电厂给水、蒸汽、锅炉，阴阳床、混床等水以及半导体器件、石油、化工、化肥、制药等行业用的纯水参数含量检测中，目前的检测仪器只能作简单的运算，并不能进一步进行分析和控制。数据不能进行系统的处理和分析，就算有个别具有数据通信功能的也只是停留在传统的转换器(RS232或485)上，这样一来就存在着通信速度慢、距离短、数据可靠性差的缺陷，且布线施工难度大，扩展升级功能不强，还有就是成本过高。例如红外线，其优点在于和主机无物理连接，使用方便；缺点是传输具有方向性，不便功能扩展。

实用新型内容

针对目前检测仪器所存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种成本低、故障率低，且具有无线通信功能的水质分析仪。

本实用新型采用的技术方案为：一种具有无线通信功能的水质分析仪，包括主控制器、显示器、信号转换器、通信装置、键盘以及电源，所述主控制器分别与所述显示器、所述信号转换器、所述通信装置、所述键盘以及所述电源连接。

所述通信装置不光可以设置成无线通信仪，也可以设置成有线通信仪，还可以设置成无线与有线兼容的通信仪。

在所述具有无线通信功能的水质分析仪中，所述通信装置在接收到通信信号后，首先对有无来自主控制器的命令进行判断，当有的时候，在启动定时的同时，还对一帧数据的完成进行认证，当在规定的时间内没完成对一帧数据的收发，就丢掉本次的数据选择退出；当在规定的时间内完成了，则进入地址匹配、数据校验的进程，当地址不匹配、数据不能得到验证的时候，回到初始条件后退出，当地址匹配、数据得到验证的时候，进入命令解释处理进程，随后在直接连接退出进程的同时，还进入通信标志进程，再分别以串口形式通过发送数据进程连接到退出进程、以无线传输方式通过无线发送数据进程连接到退出进程。

所述主控制器的电控部分可以为单片机系统或工控机系统。

本实用新型的有益效果是由于采用了通信装置，特别是无线通信装置，则具有使用方便、检测快、效率高的特点，不光具有强大的通信功能，还使数据分析和处理能力也得到了提高，并且速度快、无布线等工序，使得扩容方便快捷、可靠，无需调试。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例的整体结构略图。

图3为本实用新型实施例程序设计流程图。

图4为本实用新型实施例上电初始化进程的流程图。

图5为本实用新型实施例信号处理进程的流程图。

图6为本实用新型实施例键盘控制流程图。

图7为本实用新型实施例控制电源部分的流程图。

图8为本实用新型实施例通信进程的流程图。

符号说明

(略)

具体实施方式

本实用新型的实施例提供了一种具有无线通信功能的水质分析仪，包括主控制器、显示器、信号转换器、通信装置、键盘以及电源，主控制器分别与显示器、信号转换器、通信装置、键盘以及电源连接，如图1所示。

主控制器可以采用单片机或工控机。单片机成本较低，工控机功能强大且扩展能力强。

在通信方面仪器采用Nordic VLSI公司的无线技术。让数据轻松通过无线电波进行传输。无线发送和接收可工作于433/868/915MHz三个ISM(工业、科学和医学)频道，且频道之间的转换时间小于650us。ShockBurstTM工作模式的采用，可自动处理字头和CRC(循环冗余码校验)，加上通信协议可完全保证数据的完整和可靠性。再加上一台主机就可连接到以太网重而实现网络功能。

机壳采用SQB21-103-2型。外壳(比同类产品小2/3左右，等条件成熟再考虑开模型自己生产具有华电特色的外壳，制作电路时要充分仔细考虑，外型尺寸与之机壳配套)

整机器件全部采用低电压器件，主控制器则采用ADI公司生产的3.3VMUC，工作电流3～5mA，待机0.5mA，信号转换部分大约4mA，显示1.2mA，电源器件自耗0.5mA，通信USB耗电可不考虑，相反连接时可额外提供5V/150mA电流，可用于电池充电和整机工作能源，无线采用Vordic VLSI公司无线芯片，工作电源15mA左右(有点过大)。整机工作电流≈5+4+1.2+0.5≈10.7mA+(15mA)，最大工作电流＜25.7mA，选用1500mA/时的方形锂电池就可连续工作48小时以上，待机可在2个月左右。

就整个系统而言，简单来说就是通过主控制器把测量单元与通信装置连接起来，如图2所示，而通信装置又可分成硬件电路与通信软件两部分，硬件电路大多属于现有技术，就程序设计来说，如图3所示，接上电源，然后对是否开机进行判断。当否的时候，不进行处理；当是的时候，进入电源开关自锁进程，随后依次通过上电初始化进程和信号处理进程进入处理进程，符合处理进程条件的直接退出，不符合处理进程条件的则重新返回到信号处理进程中，再次循环。

在上电初始化进程中，主要读取设置好的参数和初始化一些设备，如开A/D器件、初始化显示和判断无线功能等并作相应处理，如果有严重错误时还进行声音提示，如图4所示。首先，上电初始化进程依次通过调试参数进程和开A/D进程进入初始化显示进程，当显示失败时，进入一个5次判定的进程，符合5次判定的条件则通过蜂鸣器鸣响5次后直接关闭电源退出，不符合5次判定的条件则重新进入初始化显示进程；当显示成功时，进入判断检查软件开关(也就是无线功能)的进程，当否的时候，进入主程序处理进程；当是的时候，进入对初始化无线进程的判断，当初始化无线进程成立时直接进入主程序处理进程，当初始化无线进程不成立时进入一个5次判定的进程，经5次判定后还不成立，则通过显示提示进程进入主程序处理进程，该主程序处理进程由键盘输入控制信号。

键盘主要是用于人机界面的输入设备，在不同的界面有具体的定义。按键分为“上”、“下”、“左”、“右”、“确认”和“退出”，如图6所示。通过键盘进入对有无按键按下进行判定的进程，无按键按下时则退出，有按键按下时进入读取键值的进程，并在相应显示器上做相应处理，然后退出。

在信号处理进程中，采用循环查温度、电极以及对充电进行判断(没充电时计算电池量)，每完成一种转换就进行相应的计算并送至显示器，如图5所示。把来自A/D处理完成进程的信号输入到查是什么信号的进程中，通过判断再送入对应的温度信号进程、电极进程、电池电压进程以及充电电压进程，由温度信号进程出来的信号通过计算温度进程送到显示进程，由电极进程出来的信号通过根据参数计算测量值的进程送到显示进程，由电池电压进程出来的信号送到换成图标的进程，经过对充电电压进程中电池电量的判断，当判断出不需要充电的时候，通过电量图标的进程把信号送到显示进程，当判断出需要充电的时候，进入一个对电压是否大于0.25V的判断进程，大于0.25V时通过一个充电显示进程后进入到显示进程。

对电源部分的控制通过电源开关来控制，如图7所示。当关闭电源开关时退出，打开电源开关时则通过去抖进程进入关机询问进程，不能关机时退出该程序，可以关机时进入关电退出进程。

通信装置因为是有线、无线兼容，在收到命令时，首先要进行连接方式判断。为了防止通信错误，增加通信的可靠性，严格了一帧数据的时间，在规定时间内没完成一帧数据收发就丢掉本次的数据，重新初始化通信，要求重新处理，并且保证下一帧数据的可靠性。如图8所示，在接收到通信信号后，首先对有无来自主控制器的命令进行判断，当有的时候，在启动定时的同时，还对一帧数据的完成进行认证，当在规定的时间内没完成对一帧数据的收发，就丢掉本次的数据选择退出；当在规定的时间内完成了，则进入地址匹配、数据校验的进程，当地址不匹配、数据不能得到验证的时候，回到初始条件后退出，当地址匹配、数据得到验证的时候，进入命令解释处理进程，随后在直接连接退出进程的同时，还进入通信标志进程，再分别以串口形式通过发送数据进程连接到退出进程、以无线传输方式通过无线发送数据进程连接到退出进程。

还有，电控部分会包含锂电池，锂电池充电管理由硬件处理，它的充电电流和指示电压成正比例关系，采样充电指标就可计算充电电流，在本仪器中整机电流分12mA和27mA两种情况，在关闭无线功能时整机电流大约12mA，开通无线功能时，整机电流大约27mA，冲电指示分别为大约200mV和450mV，当采样电压在有无线功能情况下大于460mV时，显示充电图标，否则显示电池电量(电极信号和电池指示可切换)。

通信图标分别为USB和无线标志，在串口中断入口放入USB标志，在外部中断1入口放入无线标志。在通讯次数中断5次后，闪动通信图标表示无信号，每成功通讯一次把记数器清零，图标正常。

时钟显示，主程序循环一次，读时钟并同时更新时间、测量值、温度等参数显示。

对主程序来说，采样电极信号，电池电压(冲电指示电压)温度信号监控键盘，串口和无线功能(可软件关闭，因为电流过大，在开启的情况下，如5次无成功通讯，则自动待机，并每一分钟监测一次无线电波，以减少电能消耗)。

主菜单及分菜单的处理和参数的输入，输入采用键盘，输出采用128×64的显示屏完成。键盘按键采用功能和数字合用，如

“上”“下”、“左”、“右”、“确认”和“退出”，“上、下”键主要用于光标移动和数值增减，“左、右”主要用于光标移动和数值的初始值恢复，“确认”则在功能和数值之间切换，“退出”则由本级退到上一级，做到菜单清析明了、简单易学。

虽然以特定实施例来描述本发明，但是熟习该项技艺者将清楚地知道可在不脱离本发明的精神及范围内实施各种变化和修改。但不论其在形状或结构上作任何变化，凡是采用本技术所做出的修改，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有无线通信功能的水质分析仪，其特征在于，包括主控制器、显示器、信号转换器、通信装置、键盘以及电源，所述主控制器分别与所述显示器、所述信号转换器、所述通信装置、所述键盘以及所述电源连接。

2.如权利要求1所述的具有无线通信功能的水质分析仪，其特征在于，所述通信装置设置无线通信仪。

3.如权利要求1所述的具有无线通信功能的水质分析仪，其特征在于，所述通信装置设置有线通信仪。

4.如权利要求1所述的具有无线通信功能的水质分析仪，其特征在于，所述通信装置设置无线与有线兼容的通信仪。

5.如权利要求1中所述的具有无线通信功能的水质分析仪，其特征在于，所述主控制器的电控部分为单片机系统或工控机系统。

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